臺灣年平均雨量可達2,500毫米以上，是世界平均雨量973毫米的2.5倍，比起地表降雨最豐富的北緯零至十度還多了約30％，屬多雨區。而位於東北季風迎風面的基隆，全年平均下雨日更多達212.6天，年平均雨量高達2,903毫米。
但因為地形條件的關係，尤是高聳的中央山脈縱貫其中，使得臺灣河川大多坡陡水急，年平均降下的900億立方公尺雨水，其中500億立方公尺很快的就隨河川排入四周的大海中，再加上河川受到污染，實際上每人每年可以分配到的水資源只剩下約1,700立方公尺，比起日本人均水資源2,300立方公尺、大陸人均水資源2,127立方公尺，都要低很多，為世界平均值的1／6，使得臺灣成為世界第18位的缺水地區。
而最麻煩的是，全年降雨時間並不平均，超過80％的降雨集中在5至10月間。北中南各地降雨也有極大的差異，再加上人口密度高，土表都被水泥建築與柏油路面所覆蓋，導致雨水無法滲透至地下，結果豐雨期時──遇上颱風和豪大雨、海水滿潮，河水容易因宣洩不及而釀成水患；枯水期（11月至隔年4月）可能面臨無水可用的困境。因此不論就防洪、飲用或是灌溉，各種水利設施的興建就成為島內建設相當重要的關鍵。
荷蘭、明鄭至清代的水利建設
早期由於臺灣原住民沒有文字記載，所以一般現代紀錄臺灣的開拓史，都是以荷蘭人佔領臺灣時期開始計算。荷蘭人是在西元1624年進入臺南。鄭成功則是在西元1662年，攻下荷蘭人位於在臺南安平的熱蘭遮城（即安平古堡），建立臺灣史上第一個漢人政權。1683年，鄭克塽歸順清朝，臺灣進入清朝統治時期。隨著幾次的政權更迭，大陸漢人移入臺灣的人數愈來愈多，人一多水利設施的建設就成了統治當局亟待解決的重大民生內政問題。像史書上記錄的──閩客、漳泉、漢番…械鬥，追究其原因，很多都與搶水、搶地有關。
在蔡志展教授所寫的《清代臺灣水利開發研究（ 國史館臺灣文獻館出版）》一書中，以現存的地方志及契約等資料，整理出──「荷蘭及明鄭時期臺灣的水利設施有35處，清代共966處」。而臺大生物環境系統工程學系張文亮教授在《由水資源看臺灣鄉土中的水土問題》論文中則統計出了下列數據──「全臺灣這3、400年來竟然開鑿了（水利）渠道60,553條，引水渠道長度有41,397公里……留下了129噸的水，供給了60萬公頃的土地灌溉使用」。
「八堡圳」的圳頭（引水口）位於今天彰化縣二水鄉（古名為鼻仔頭）。由於引用的是中部濁水溪的水，所以初期被稱為「濁水圳」。是施世榜（1671～1743）在1709年（康熙四十八年）私人出資興建，於1719年（康熙五十八年）完工啟用。因屬於施家的私人產業，被改稱為「施厝圳」。「八堡圳」灌溉面積達12,000餘甲地，可灌溉彰化縣全區十三個堡（「堡」為清代的行政區劃分單位）中的──東螺東堡、東螺西堡、武東堡、武西堡、燕霧上堡、燕霧下堡、馬芝堡及線東堡等八堡，所以又被稱為「八堡圳」。
「八堡圳」為清代全臺最大規模的水利工程，所以後人將施世榜尊稱為臺灣水利建設的祖師爺。八堡圳完成後，彰化平原由原本的鹿場搖身一變成為臺灣最大的穀倉，鹿港亦因輸出大批稻米至大陸躍升為僅次於臺南府城的大型港口。
要談「瑠公圳」之前就必須先認識有臺北首圳之稱的「霧裡薛圳」。「霧裡薛圳」又名「內湖陂」或「周七股圳」，因水源取自霧裡薛溪（今景美溪，由當地平埔族霧裡薛社而來）而得名，其圳頭（取水口）在今景美溪橋下方，即今臺北市文山區和興路西側、埤腹抽水站附近，為漢人進入台北盆地後最早有紀錄的水圳工程。「霧裡薛圳」開鑿的時間最早可以推至1724年（雍正二年），在乾隆初年竣工啟用。「霧裡薛圳」一直運作到1915年（大正四年）3月，被日本人納入「瑠公水利組合」才消失。隨著臺北成為臺灣的政經中心，「霧裡薛圳」之圳道幾乎都因為都市建設被填平，目前在臺北市新溫州街與辛亥路的巷弄間，仍殘留了幾小段圳溝，水質依然清澈，是都市水泥叢林中難得一見的世外桃源。
「瑠公圳」為郭錫瑠（1706～1765，字天錫，來自漳州）在1740年（乾隆五年）開始規劃興建，當時稱為──「大坪林合興寮石腔頂圳」。但因為預計設置的圳頭（取水口）位於原住民泰雅族的傳統活動領域，讓引水工程的進度一再延宕，之後因資金耗盡，只能在1753年轉與大坪林庄（今新北市新店區大坪林）的墾首蕭妙興等人合作，蕭妙興以碧潭（舊名獅山邊大潭）和郭錫瑠交換水權，之後繼續雇工開鑿，到1772年（乾隆三十七年）正式完工啟用，這就是後來稱呼的──「大坪林圳」，成為新店文山地區相當重要的灌溉水源。
「大坪林圳」完成啟用之後，有了周轉金的郭錫瑠又重新開始構築「瑠公圳」。但郭錫瑠擔心與「大坪林圳」共用清潭溪（屬新店溪支流）的水源將不足以同時灌溉大坪林庄與大加蚋保（今臺北市市區大部分區域），因此在新店溪（泰雅族稱為：Llyung Mstarnan／德拉難（楠）溪）更上游處重新設了一個新的取水圳頭（註1）。整個「瑠公圳」直到1765年（乾隆三十年）才完工通水，當時稱為「青潭大圳」或「金合川圳」。到1788年（乾隆五十三年）時，「瑠公圳」已經構築延伸至錫口（今松山）社尾庄，總灌溉面積約2,300多甲，遍及──台北市松山、信義、大同、萬華、中正、大安、文山等行政區與新北市新店區等，每年可生產的稻米高達138,000多石，不但可以輸往大陸，留在本地的米穀也為臺北人口增長添加了助力。前面提過日本人據台之後，為了方便管理，開始重組臺灣各地的水利設施，「霧裡薛圳」及「大坪林圳」通通被納入了「瑠公水利組合」，因郭錫瑠被後世尊稱為「瑠公」，所以今日「瑠公圳」泛指的是清代臺北幾處民間埤圳的統稱。與「霧裡薛圳」、「大坪林圳」的命運相同，「瑠公圳」大部分的圳道幾乎都消失於都市開發當中，留存下來的大多成為臭水溝或下水道，只剩幾小段清澈水圳保留在臺大校園裡供後人憑弔。
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「瑠公圳」、「霧裡薛圳」、「大坪林圳」的水路地形圖。（取自《瑠公大圳》）
曹公圳，是鳳山知縣的曹謹（1787～1849，籍貫河南省懷慶府河內縣）在1837年（清道光十七年）為解當地旱象之災所下令開鑿的。由於工程分了好幾期，所以現在的曹公圳是由曹公舊圳、曹公新圳、鳳山圳、大寮圳、林園圳等五個水圳灌溉系統所構成，曹公圳引的是高屏溪的水，取水口位於今高雄九曲堂附近。灌溉範圍包括──今高雄市大寮區、林園區、鳳山區、小港區、三民區（包含愛河）、鳥松區、仁武區、左營區、鼓山區。這些水圳陸續完工後，再配合緯度適中的溫熱氣候，讓臺灣一躍成為重要的農業生產基地。英國人馬丁（R.M.Martin）在1847年向英國政府提出的一份有關中國的政治、社會及商務報告中是這麼形容臺灣的：「…臺灣富庶而繁榮，南部有廣大平原…盛產各種水果及糧食，米、糖、菸草、樟腦等物的出產尤豐。（每年）將臺灣的米運到福建及浙江兩省的中國大船，經常達兩百艘之多…」
統計從1684～1894年，整個清朝統治時期，全臺灣總共構築了至少91條大型埤圳（不計各類小型支流埤圳）。在紀錄上最早完工的是──1684年的彰化福馬圳，恆春龍鑾大溝在1894年完工，之後臺灣進入日本統治時期。
位於臺灣大學校園旁、臺北市新生南路三段的瑠公圳原址紀念碑。（作者提供）
日本人在臺灣的水利建設
清朝在1895年的甲午戰爭失敗後，將臺灣與澎湖割讓給日本。政治版圖改變之後對臺灣最主要的影響就是－－原本單純的農業水利建設開始轉向（輕）工業與民生兩方面。蓄水量大的水庫因此成為日本在臺灣最重要的水利建設，而主導施工的權力也完全由官方接手。在紀錄上日本人在臺灣建構的第一個水庫是位於高雄仁武、1920年（大正九年）完工的觀音湖水庫。而最有名的則是由八田與一（Hatta Yoichi，1886～1942）設計施工的──烏山頭水庫和嘉南大圳。
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嘉南平原是臺灣最大的平原，北起虎尾溪，南到鹽水溪，全長約130公里，寬約35公里，總面積約25萬公頃（約24萬2,475甲），可耕地達15萬公頃（14多萬甲）。橫跨雲林、嘉義、台南三區。大多數的耕地均位於北回歸線（Tropic of Cancer）以南，因此整個嘉南平原屬高溫多雨區，但雨量主要集中在5至10月間，之後進入乾季，直到隔年梅雨來臨。早期這裡為河流出海口，崎嶇不平的地形讓流經此地的河流湍急，含沙量大，使得這裡大部分都是看天田與旱田，作物生長不易，農民生活相當困苦。為了解決缺水的困擾，臺灣知縣周懋琦（1836～1896，祖籍安徽）特別撥款在原有虎頭埤的基礎上，擴大構築了虎頭埤水庫，這是清代在臺灣建設的第一座水庫，也是全臺第一座水庫，能提供附近230甲田地灌溉之用。日本佔據臺灣後，為了配合解決日本本土米穀產量不足的問題（註2），總督府看上了這裡的地廣人稀。之後委託八田與一設計施工，從1920年（大正九年）8月正式開工，到1930年（昭和七年）3月完工，總共花費5,414萬日圓，才興建完成──位於官田溪上游、蓄水量高達1.5億萬噸（1.66億立方公尺）土壩式的烏山頭水庫，越域引入曾文溪水，開鑿南北幹線。南幹線灌溉──官田、麻豆、善化、新市、新化等地，北幹線灌溉──六甲、柳營、新營、後壁、鹽水、下營等地。另於濁水溪興建林內等三個進水口，引濁水溪水源，再開鑿濁水幹線，合計幹線總長1,600公里，由於灌溉區域涵蓋當時嘉義廳與臺南廳，因此命名為：「嘉南大圳（公共埤圳嘉南大圳組合）」。嘉南大圳完工後，其可耕面積－－增加到約1,500平方公里（約150,000～160,000公頃），使嘉南平原水田大幅增加30倍，而4年後稻獲量亦增加為4倍，成為全臺灣最大的米倉，稻米、甘蔗、雜糧的年產量高達8.3萬噸，至少60萬農民因此受惠。不過由於烏山頭水庫所供應的水含沙量過高，為避免淤積因此中華民國政府來臺之後，不得不興建「曾文水庫」來進行補救。另外當年烏山頭水庫完成後，日本官方號稱灌溉區域可達十五萬甲，但實際供水卻不及三分之一，因此只能改以「三年輪作」的方式－－即「一年水稻，一年甘蔗、一年雜作」，輪作可以解决日本人一直頭痛的「米糖相剋」問題，但卻使得臺灣農民完全失去選擇耕種的自由，而日本人更藉著控制水利資源，讓臺南農民全部都變成日本製糖會社的農奴，也間接的瓦解了當時風起雲湧的臺灣農民運動。
中華民國來臺之後的水利建設
受到第二次世界大戰的影響，日本據臺50年的建設，不管是──工業或是農業，在戰爭的末期幾乎都遭到美軍大轟炸的破壞，所有重建工作大多都是在日本投降後由國府接手陸續完成。而在重建的同時，國府也施行了幾項重要的農業政策──「三七五減租」、「公地放領」、「耕者有其田」等，這些讓原本的貧苦佃農成為耕地的主人，不再受到地主與沉重地租的壓迫，整個社會進入另一個全新的發展境界。
隨著工業的發展超越農業的產值，中華民國快速由原本的農業國家晉身為工業大國。但因為都市化與工業化的關係，許多農田被轉成住宅與工業用地，原有的水圳不是被填平就是變成了排汙的臭水溝，農業生產開始往少數特定地區或偏遠的鄉鎮集中。因為河水污染與禁抽地下水的關係，如何取得長期且穩定的水源供應，興建水庫就成了政府重要的水利建設。截至2017年（民國106年）為止，全臺灣大大小小的水庫總共50座，滿載為20億噸。在正常情況下，每座水庫每年可以循環蓄滿4次，也就是說一年全臺水庫理論上最多可以供應80億噸的水。可惜因為山地濫墾與自然淤積的問題導致水庫嚴重淤積，統計全臺水庫的平均容量只剩下原來的2／3左右──約54億噸左右，而且情況仍持續惡化中。
根據經濟部的資料顯示，目前全臺一年需消耗200億噸的水（包含農業灌溉與工業民生用水，註3），但水庫最多僅能供應約54億噸左右，只占全年需求量的25％。不足的部分就只能依靠抽取地下水和直接從河流取水。但前面提過，臺灣河流水流急短，再加上乾溼季節分明，會不會缺水，幾乎都得看老天爺的臉色。而抽取地下水還有一個嚴重的後遺症──地層下陷，前內政部長、現任臺大教授的李鴻源在《臺灣如何成為一流國家（天下文化出版）》中就指出，全臺總共有1,800平方公里，西部平原有超過1／10的土地都因為超抽地下水而陷落於海平面之下，國土流失的問題日益嚴重。李教授也在書中警告，以目前的技術與政府財政負擔，根本沒有辦法透過排沙與清淤的方式來延長或是增加水庫的壽命與容量。最麻煩的是，建新水庫除了所費不貲外，還要面臨環保與居民抗爭等問題。以工程經費高達600億的高雄美濃水庫為例，本來預計於1993年（民國八十二年）7月動工，但在居民的強烈反對下，興建計畫被擱置至今。李鴻源教授因此疾呼──要解決水源不足的問題，一是加強工業與生活汙水的回收再利用──可以轉作為工業或農業用水、二為提高水價，以價制量，讓人們與企業懂得節約用水的重要，才能有效壓低每年不斷成長的用水量。另外，擷取高雄地區充沛且清澈的「伏流水（為流動於河道下方砂礫層水源，註4）」也是增加水源的方法之一，不過增加的幅度還是難以應付氣候變遷所帶來的缺水問題。
新時代水利建設面對的氣候挑戰
根據科學家的計算，地球這100年來，平均增溫約攝氏0.7℃，但臺灣都會地區卻因為「熱島效應」的關係，平均溫度上升的幅度是全球平均值的兩倍，高達攝氏1.4℃。都市裡因綠地不足、再加上密密麻麻的水泥叢林使得臺灣夏季時甚至比位於赤道附近的新加坡還熱。最糟糕的是，因為「溫室效應」造成劇烈的氣候變遷，用水的問題就變的更加複雜。突發性的強降雨（暴雨）與長時間的乾旱，已經成為我們日常生活中不能逃避的問題。像去年（2017年）6月2日的梅雨鋒面，7個小時內就在北海岸和基隆降下了將近620毫米的暴雨，單單新北市的石門一個小時就下了110毫米的暴雨，分別刷新了新北市21年來及基隆市41年來的梅雨紀錄，而這還只是那波梅雨的開場秀而已。但今年（2018年）的梅雨卻僅下了一兩天，再加上5月氣溫屢破歷史高溫紀錄，使得全臺主要的16個水庫蓄水量嚴重下跌，南部眾多水庫的蓄水量甚至連10％都不到，連全臺容量最大的水庫──曾文水庫（水庫設計容量達7億4,840萬立方公尺）都幾乎乾枯見底。當水利建設已經不再是單純的──防洪與治水時，如何兼顧環保與生態，恐怕才是我們必須為自己與後代子孫好好深思的重大議題。
附註：
（註1）關於「瑠公圳」的取水口位則有兩個說法，一是碧潭、二是新店溪上游青潭溪口附近。不過不管是那一處，早年這裡均為泰雅族（泰雅爾族）的居住活動的地區。
（註2）日本在明治維新後，始終未能改善國內糧食不足的問題，導致1890年、1897年、1918年分別發生三次因缺米所產生的全國性「米騷動（米暴動）」。
（註4）以高雄地區為例，每日民生用水量的70％、約110萬噸是直接從高屏溪所抽取的，但高屏溪在豐水期（汛期／颱風豪雨）時水的濁度太高，導致自來水廠無法處理因此出現停水的困擾。而高屏溪流域豐沛的清澈伏流水，將可為大高雄地區提供每日至少5至10萬噸的乾淨原水，可以提升汛期高濁度時期自來水的備援能力。
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